石质边坡静态破碎开挖施工技术方案.docx

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石质边坡静态破碎开挖施工技术方案

石质边坡静态破碎开挖施工技术方案

一、编制说明

XXX是随着城市发展，原330国道不能满足现有交通的情况下的加宽扩建工程，是XX市西大门的民生工程，凤凰山、洞桥山山体为石质，紧邻330国道，且周边民居、厂房林立，车辆行人密集，无法采用钻爆法施工，因石质坚硬400型镐头机都无法满足施工要求，根据现场实际情况，经反复比选最终确定采用静态破碎加机械破除的方法对凤凰山、洞桥山石质边坡进行开挖，特编制本施工方案。

1.1编制依据

1.1.1工程设计施工图；

1.1.2《爆破安全规程》（GB6722—2003）；

1.1.3《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）

1.1.4《公路工程施工安全技术规范》（JTJ076－95）

1.1.5《公路路基施工技术规范》（JTJF10－2006）

1.1.6国家现行土石方工程施工技术规范；

1.1.7通过现场踏勘实际状况、调查、采集和咨询获得的资料

1.2适用范围

本方案适用于凤凰山、洞桥山山体开挖。

二、工程概述

2.1工程简介

本工程第1施工标段，起点桩号Ｋ0＋000～Ｋ3＋235，全长3.235ｋｍ。

采用双向四车道标准横断面，路基宽40ｍ，其组成为：

3.0ｍ中央分隔带＋2*0.5ｍ左侧路缘带＋2*10.5m车行道+2*0.5*2右侧路缘带＋2*7.0ｍ铺车道＋2*3.0ｍ人行道，挖方段分为凤凰山和洞桥山两段。

凤凰山段段分别位于Ｋ2＋140～Ｋ2＋170和Ｋ2＋200～Ｋ2＋270设计处理长度100米，中心最大挖方高度为23米，M7.5浆砌片块石挡土墙265立方米，高次团粒喷播绿化2200平方米。

洞桥山段位于K3+060～K3+180段，路堑边坡最大高度11.9m，M7.5浆砌片块石挡土墙85.3立方米.

2.2地形、地貌

拟改建道路经过地区位于浙东南低山丘陵区，细分为侵蚀剥蚀丘陵区及平原区。

山区地形起伏较大，为侵蚀剥蚀地貌，穿插少量侵蚀沟谷，地貌陡峻，切割强烈，相对高差大，山坡坡度较大，地表植被发育。

海积平原区主要为滨海相沉积物，土质肥沃，地形平坦，地面标高约为3.5-5.0米，主要种植物为水稻和蔬菜果树等农作物。

2.3地质条件

拟改扩建公路在勘探深度范围内地基土主要由杂填土、粘土、淤泥、粘土、粉质粘土、细粉砂、圆砾及风化基岩等10个工程地质层及8个亚层组成。

凤凰山、洞桥山开挖地段，外侧是强风化流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩，内部是中风化流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩，有裂隙并不发达。

2.4气象、水文

本区地处中亚热带，南邻东海，属亚带海洋型季风气候区，全年四季分明，光照充足，雨量充沛，温和湿润。

年平均气温为17.7。

C，极端最高气温39.8。

C和最低气温-4.5。

C；年平均降水量1735毫米，且集中在5-6月梅雨期和7-9月台风期，年平均蒸发量1310mm,主导风向夏季为东南风，冬季为西北风，夏秋之交受台风袭击，登陆时，瞬间风力8-12级，年平均风速2.0m/s,基本风压0.6KN/m2,年平均雷暴日50天。

K3+060--K3+170右侧洞桥山边坡开挖

K3+060--K3+170右侧洞桥山边坡开挖

石方扩堑开挖断面图

三、施工准备

洞桥山、凤凰山石质边坡挖方作业区紧邻104国道周边民居、车辆、行人密集。

炸药爆破需疏散村中居民，且飞石和地震波会对居民房屋安全造成损坏，对人身安全和居民生活产生巨大影响，社会负面影响大，300米的安全警距离无法达到；直接机械挖除不能满足要求。

综合考虑各方面因素，采用静态破碎加机械破除的方法施工。

3.1施工前调查

调查清楚路基范围内及其沿线地下管线的走向及埋设深度，特别是国防光缆线的位置，以及沿线水系走向。

踏勘现场实际地质情况，核对地质报告。

3.2原地面复测

测量横断面布设里程与施工图横断面里程相对应，对地形变化剧烈或与施工图比较变化较大的地段适当增加，断面间距不大于20米。

复合设计工程量与实际工程量的是否相符。

3.3测量放样

根据实测标高进行边桩放线在挖方断面的坡顶位置上，确定开挖断面的边桩，边桩上注明里程、挖深，在距边桩一定距离以外设护桩，以备边桩丢失后及时恢复，同时导线点、水准点设特殊标志予以保护，以免施工中遭到破坏。

3.4临时排水

土石方开挖前在路堑顶部用人工配合机械挖出截水沟。

3.5拆除爆破范围内障碍物

根据测量放样标出路基开挖边线，将开挖范围内的民房，电缆电力设施拆除，目前此项工作已完成。

3.6安全防护设施设置

3.6.1凤凰山安全防护设施

首先在公路边缘设置防护栏，防护栏用Ф48*3焊接钢管和扣件搭设两片钢管架，两排间距100cm，长度100m，高度6.0m，两排钢管架用1.0m钢管连接。

钢管架的竖向钢管间距为1.5m，横向钢管步距1.5m，每4排立杆间距搭设一对十字前力撑，角度45度。

在内侧每两排立杆加设一根斜撑并与地面加设的一根扫地横杆相连接，斜杆角度60度，上支点设在4.0m高处，支架顶部采用铁丝与路旁树木进行绑扎，增加钢管架的抗打击能力。

排架内侧挂竹片，外侧底部挂铁皮，每10m挂一块警示标牌和红灯（夜间通电），以警示过往车辆及行人。

为缓冲流石头在开挖前在防护内侧山脚位置开挖并堆土堆，形成路堑截石沟。

3.6.2洞桥山安全防护设施

首先在公路边缘设置防护栏，防护栏用Ф48*3焊接钢管和扣件搭设两片钢管架，两排间距100cm，长度100m，高度6.0m，两排钢管架用1.0m钢管连接。

钢管架的竖向钢管间距为1.5m，横向钢管步距1.5m，每4排立杆间距搭设一对十字前力撑，角度45度。

在内侧每两排立杆加设一根斜撑并与地面加设的一根扫地横杆相连接，斜杆角度60度，上支点设在4.0m高处，支架顶部采用铁丝与路旁树木进行绑扎，增加钢管架的抗打击能力。

排架内侧挂竹片，外侧底部挂铁皮，每10m挂一块警示标牌和红灯（夜间通电），以警示过往车辆及行人。

然后再防护栏内侧设置，挡石墙高度不小于1m，上口宽度0.5m，两侧边坡1:

0.2设置，长度15m。

（见示意图）

目前凤凰山施工准备工作已完成，具备施工条件。

四、工期安排

第一阶段：

2013年5月1日到2013年6月17日，完成路基清表工作及外运。

第二阶段：

2013年11月18日到2013年1月20日，完成路基石方爆破、开挖及外运。

五、静态破碎

5.1静态破碎施工原理

静态破碎剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添加剂而制成的粉末状物质，典型的化学反应式为：

CaO+H2O→Ca（OH）2+6.5×104J

当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体结构发生变化，会引起晶体体积的膨胀。

根据测定，在自由膨胀的前提下，反应后的体积可增长3至4倍，其表面积也增大近100倍，同时每摩尔还释放出6.5×104J的热量。

如果将它注入炮孔内，这种膨胀受到孔壁的约束，压力可上升到50Mpa，介质在这种压力作用下会产生径向压缩应力和切向的拉伸应力。

静态破碎方法即利用岩石钻孔内装填破碎剂流体的水化反应，使晶体变形，产生体积膨胀，经过一定时间的物理化学作用后，在钻孔周边形成一定的压力及环向拉应力，当其拉应力大于岩石所能承受的最大抗拉应力时，即在钻孔周边形成径向裂缝，如一定距离内的相邻周边钻孔内的破碎剂在此时共同作用，则形成贯穿的径向裂隙，使岩石破裂。

5.2静态破碎主要特点

5.2.1破碎剂中不含有害成份，不是危险品，不会发生爆炸，其运输、保管、操作相对于炸药而言，都很简单、安全；无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证；操作时不需要爆破等特殊工种。

5.2.2岩体在发生破碎时，不产生爆破震动、飞石、空气冲击波、噪音等爆破危害，不对周围建筑物、人员设备造成任何损害，因而不存在安全上的隐患。

不需要采取减震、防飞石等措施，不影响其他工程施工。

5.2.3只要将破碎剂浆体充填到钻孔中即可，施工简单。

5.2.4使用方便。

按破碎要求只要设计适当的孔径、孔距、角度等孔网参数就能达到预期的破碎效果，孔壁上的破碎剂残留物不会对混凝土护壁的强度以及质量造成影响。

5.2.5在不适于炸药爆破环境条件下，更加显示其优越性。

5.3工艺流程

施工前准备→设计布孔→测量定位→钻孔→装药→药剂反应→镐头机二次破碎→挖掘机挖除→进入下一层循环施工。

5.4资源配置

人员配置

序号

作业班组名称

人数

主要工种人数

工作内容

备注

1

钻孔班

32

打眼、装药32人

打眼、装药

2

开挖班

2

挖掘机司机2人

剥离

3

运输班

4

车辆司机4人

运输石方

设备、材料

设备名称

型号规格

数量

备注

内燃空气压缩机

≤6m3/min

16台

风钻

16把

挖掘机+破碎器

PC200

1台

运输车

≤20t

2台

全站仪

2台

水准仪

4台

盛水桶

12个

拌合盆

6个

桶棍

6个

防护眼镜

若干

防护手套

若干

电子秤

2台

量筒

4个

5.5技术方案

5.5.1操作要领

对于岩石破碎需要了解岩石性质、节理、走向及地下水情况。

钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序则需要根据破碎对象的实际情况确定。

另外静态破碎剂的效力和初始开裂时间，除了与原料配合比有关外，还与施工当时气温、水温、水灰比、孔径、孔距、钻孔布置、灌浆时间和速度、构件尺寸、操作人员的经验等因素有很大关系。

5.5.2设计布眼

布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行，临空面（自由面）越多，单位破石量越大，效果也更好。

同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。

孔距与排距的大小根据岩石的硬度程度调整，硬度越大时，孔距与排距越小，反之则大。

孔距与排距布置参照下表。

静态破碎剂布孔设计参数表

破碎目标

孔深:

L

相邻孔距:

a（cm）

排距:

b

孔径:

d（mm）

使用量kg/m3

低硬度岩石

1.0H

40--100

（0.6-0.9）a

38--50

5--10

中硬度岩石

1.05H

30--40

（0.6-0.9）a

38--50

12--22

坚硬岩石

1.05H

25--40

30--80

38--50

18--25

为加快工期的考虑，计划孔距取35厘米，排距取30厘米，孔深为1.2m。

5.5.3钻孔

5.5.3.1钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。

计划使用直径为42mm的钻头。

5.5.3.2钻孔内余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。

5.5.4钻孔深度和装药深度

孤立的岩石钻孔深度为目标破碎体的80%至90%；经现场勘查，钻孔深度可根据施工要求选择。

装药深度为孔深的100%。

台阶爆破参数示意图台阶爆破布孔示意图

H-台阶高度；L-炮孔深度；a-孔距；b-排距；

5.5.5装药

5.5.5.1向下和向下倾斜的眼孔，可在药剂中加入22-32%（重量比）左右的水（具体加水量由颗粒大小决定）拌成流质状态（糊状）后，迅速倒入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态。

用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。

粗颗粒药剂水灰比调节到0.22-0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉末药剂水灰比在32%左右时流动性较好，也可以不通过捅实过程。

向下灌装捣实较方便，如施工条件允许，推荐采用“由上到下，分层破碎”的施工方式，方便工人操作。

5.5.5.2岩石发现裂缝后，立即向裂缝中加水，以支持药剂持续反应，加水后效果明显，裂缝加大。

5.5.5.3采用分组同时灌装的方式，每小组由主副两名灌装手组成。

取药搅拌时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责捅紧捣实。

各小组采用“同步操作，少拌勤装”的方式。

即：

每组施工工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。

每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。

工人们在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步。

这样，可以让每个钻孔内的最大膨胀压能够基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

5.5.5.4每次装填药剂，都要观察确定岩石孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶的温度是不是符合要求。

灌装过程中，已经发烫和开始冒气的药剂不允许装入孔内。

从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不应该超过5分钟；操作时应注意观察装填孔，发现有气体冒出有“嘶嘶”声时，喷孔可能立刻就要发生，要立即停止装药。

5.5.5.5位于地下水以下的钻孔装药需先将套筒插入钻孔内，然后往套筒内装药，从而使药剂发挥最大的效力。

5.5.6药剂反应时间的控制

药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。

气温较低，药剂反应时间会延长，反应时间太长会给施工带来不便。

一般解决办法是加入保温剂和提高拌和水温度。

保温剂加入过多，也会降低药剂膨胀力。

拌和水温可根据实际适当提高，但最高不可超过40℃，否则可能冲孔。

反应时间一般控制在30至60分钟为较好，条件较好的施工现场可根据实际缩短反应时间，以利于施工。

药剂反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可使用延缓反应时间的抑制剂。

5.6开挖清运

静态破碎后采用镐头机进行二次破碎，挖掘机开挖，运输车运输，镐头机沿静态破碎裂纹对山体进行破碎开挖，由运输车装运至路基或弃土场。

六、施工质量控制措施

6.1静态爆破剂的质量控制

对进场材料必须进行检验，确保其符合JC506-92《无声破碎剂》强制性行业标准，不合格产品不得使用。

我公司计划使用质量优良的静爆剂以取得更好的效果。

6.2钻孔质量控制

根据调查情况，编写实施性施工方案，严格控制孔深、角度等技术参数。

孔距与排距的大小与岩石的硬度直接相关。

硬度越大时，孔距与排距越小，反之则大。

根据此原则结合现场试验进行孔距与排距的调整。

6.3装药的质量控制

禁止边打孔边装药，打孔要一次完成，装药要一次完成。

禁止打完孔后立即装药，应用高压风将孔清洗完成后，待孔壁温度降到常温后方可装药。

灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。

6.4药剂反应时间的控制

药剂反应时间一般控制在30至60分钟，控制参数可根据现场的施工条件测定相关的施工参数。

七、施工安全保障措施

7.1组织保障

7.1.1成立以项目经理为组长，项目副经理、项目技术负责人和专职安全监察长为副组长的安全领导小组。

项目部设安全质量部，设专职安检工程师，负责本段项目的安全监察、保障和管理工作，施工队设专职安检员，工班设兼职安检员。

具体人员名单如下：

组长：

陈秀锋

副组长：

林孝贤、陈军凯、林君贵

组员：

张自明、詹海强、何长林、孙书进、游经祥、张少威

领导小组下设办公室，办公室设在安全科，由专职安全工程师具体负责安全领导小组办公室的日常工作。

7.1.2施工生产区域应实行封闭管理，主要进出口处应设有明显的施工警示标志和安全文明生产规定、禁令。

与施工无关的人员、设备不得进入施工区。

7.1.3项目部每月组织一次安全大检查，安全领导小组成员参加，施工队每旬组织一次安全例行检查，安全工程师参加，施工队安全员每天进行施工安全检查。

安全质量部负责建立安全工作台帐，大、小检查均详细记录，提出保持或改进措施、整改期限，并负责落实。

发现违反安全操作规程时，各级安检人员有权制止，必要时向主管领导提出暂停施工进行整顿的建议。

7.1.4建立严格的安全生产责任制。

安全管理工作是一项综合性的工作，涉及面广、单靠一个部门、一部分人去抓很难奏效。

为此，必须明确规定各职能部门，各级人员在安全管理工作中所承担的职责、任务和权限。

使安全工作形成一个人人讲安全、事事为安全，时时想安全，处处要安全的氛围，并建立一套以安全生产责任制为主要内容的考核奖惩办法和安全否决权评比管理制度。

7.1.5建立高效灵敏的安全管理信息系统。

系统规定各种安全信息的传递方法和程序，在施工中形成畅通无阻的信息网，准确及时地搜集各种安全信息（如执行“三同时”、“五同时”的信息，安全技术措施方案的编制、审批、交底、落实、确认信息，安全隐患、险肇事故及工伤信息等），并设专人负责予以处理。

7.1.6项目部、施工队、工班签订各级安全包干责任状，聘用职工签订合同时，将安全要求写入合同书。

7.1.7从事高边坡作业人员应定期体检，经医生诊断凡患高血压、心脏病、贫血病、癫痫病以及其他不适于高空作业的，不得从事高边坡作业。

7.2技术保障

7.2.1采用具有腐蚀性的静态破碎剂时，灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜。

孔内注入破碎剂后，作业人员应保持安全距离，严禁在注孔区域行走；

7.2.2在相邻两孔之间，严禁钻孔与注入破碎剂同步进行；

7.2.3静力破碎时，发生异常情况时必须停止作业，待查明原因并采取相应措施确保安全后，方可继续施工；

7.2.4在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。

药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离灌装点。

观察裂缝发展情况时应更加小心。

此外施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗。

情况严重者应立即送医院检查治疗。

7.2.5在破碎工程施工过程中需要改变和控制反应时间时，必须依照规定加入抑制剂或触发剂，并按要求配制使用，严禁擅自加入其它任何化学物品；

7.2.6刚钻完孔或刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高。

应确保温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药；

7.2.7破碎剂在运输和储存过程中应防潮，开封后应立即使用。

如一次未使用完，应立即扎紧袋口，需用时开封。

破碎剂严禁与其它材料混放;

7.2.8严禁破碎剂加水后加入小口容器内；

八、环保保护措施

8.1在施工场地按照排放要求做好深沉池，施工用的污水经沉淀合格后方可排放。

8.2已发生化学反应的药剂不得放回药剂瓶，也不得随意丢弃。

为防止土壤污染和其它构筑物腐蚀，要采取将未反应的药剂放在容器内，待化学反应充分完成后，随渣土一起外运。